JP5030892B2 - 試験作業効率を上げた鉄道保安システム - Google Patents

Description

本発明は、鉄道システムにおける連動装置の保安システムに関するものである。

鉄道信号保安システムの連動装置としては、例えば、特許文献１に記載の装置が知られている。従来の制御装置は、連動装置からの信号設備状態に則し信号設備のＩＯ（Input/Output）制御を行う機構をその装置内に保有していた。

このため試験環境としては、ＩＯ制御を行う部位についても模擬ボードを実装する構成としている。最大駅構成においては、制御装置１６台となり１制御装置が抱えるＩＯ制御部位は６枚であることから、１６×６＝９６枚ものＩＯ制御用模擬が必要となる。又このＩＯ制御用模擬は、駅毎の「駅別データ」に合わせて一枚一枚調整をする必要がある。

このため駅に合わせて調整を切替える際は、駅毎にＩＯ制御用模擬を組み替えるため、多大な労力が必要であった。さらに調整時のミスを誘発する構成でもあったため、さらなる試験効率低下を招いていた。
特開２００４−１０６６７９号公報

従来の保安システムを試験する環境の構築に際し、駅毎にその構成変更に多大な労力を必要としており、又手作業のため人為的ミスによる構築誤りを招き試験効率の低下が問題となっていた。本発明は、これら問題を解決する策として、試験環境構築に際しフレキシブルに構築可能な構成を開発することを課題とする。

本発明においては、保安システムの改修確認時の試験環境構築において、制御装置模擬及び電子端末模擬を準備することで、駅を切替える際の労力及び人為的ミスを削減する。本試験環境における各装置は、以下の対応を行う。

［連動装置の対応］
連動装置は、改修対象の「駅別データ」を保有し、試験環境に左右されない本来の制御電文に対する表示電文の制御を行う。連動装置の配下が制御装置模擬或いは電子端末模擬であっても何の影響も受けない。

［改修対象の制御装置−電子端末の対応］
駅の改修対象が特定の制御装置配下の電子端末に及ぶ場合として、図６制御装置−電子端末模擬間接続に示す。制御装置としては、出荷品と同等の装置としその配下の電子端末を模擬装置として構築する。この際接続によるＩ／Ｆを変えることの無いよう電子端末模擬には、制御装置と同じ装置を使用し通信ボードとして電子端末に使用していたＣＡＮボードを実装する。電子端末模擬は、制御装置からの制御電文内の対象電子端末を判断し、何の電子端末を模擬するかを把握する。このことで電子端末模擬は、対象の電子端末に成りすましかつ信号設備模擬をも模擬し、連動装置―制御装置からの制御電文に対し、表示電文を返信する。この場合の表示電文内容は、検証ツールからの設定により実現する。

［改修対象でない制御装置−電子端末の対応］
改修対象で無い制御装置、電子端末については、制御装置＋電子端末を含めた制御装置模擬を準備する。図７に連動装置―制御装置模擬間接続に示す。制御装置模擬は、改修対象でない信号設備を配下に持つ制御装置と電子端末を模擬し、制御装置１〜１６及び各制御装置に対する電子端末１〜３２を対象とする。連動装置から制御電文に対し、電子端末からの表示電文を模擬する構成をとる。この場合の表示電文内容は、検証ツールからの設定により実現する。

以上の対応により、図８に示す発明による保安システム試験環境構成が成り立つ。改修対象駅の「駅別データ」を保有する連動装置と検証ツール及び改修対象の信号設備を配下に持つ制御装置１と電子端末模擬、改修対象の信号設備を持たない制御装置２〜１６の制御装置模擬１７により試験環境が構成される。

連動装置から制御対象の制御装置Ｎｏ、電子端末Ｎｏが付加された制御電文が送信される。受信した制御装置１は、その制御電文を電子端末模擬に制御装置からの制御電文として送信する。電子端末模擬は、その制御電文を検証ツールに送信するとともに検証ツールからの設定により表示電文を制御装置１に電子端末Ｎｏ毎に送信する。制御装置１は、電子端末模擬からの表示電文を連動装置に送信する。又連動装置からの制御電文を受信した制御装置模擬２〜１６は、その制御電文内容を検証ツールに送信するとともに検証ツールからの設定により表示電文を連動装置に送信する。この一連の伝送により連動装置からの制御電文送信に対する表示電文受信のシーケンスが完了する。

本発明によれば、保安システムの改修確認時の試験環境構築において、制御装置模擬及び電子端末模擬を準備し、自身が抱える連動装置「駅別データ」と同等のデータを入れ替えることにより、試験対象の駅を切替えることが可能となることで、従来人手の構築により費やしていた多大な労力と、人為的ミスによる試験効率低下を削減することが可能となる。

以下に、本発明の実施の形態について説明する。
連動装置は、制御論理としての「標準プログラム」と駅の線形や列車運行を考慮した各種条件により決定される「駅別データ」から構成されている。保安システムを駅へ納入する場合は、連動装置の「駅別データ」が正しいことの検証及び保安システムを構成する装置（ハードウエア）が正しいことの検証を実施することになる。構成装置（ハードウエア）が正しいことの検証は、納入初回のみ実施することとし以降の駅改修時の検証は、連動装置の「駅別データ」が正しいことのみの検証となる。従ってこの場合の検証試験は、出荷品と同等の連動装置に改修対象の「駅別データ」を組入れて実施することとなる。駅の設備改修に伴う保安システムの改修は、この連動装置の「駅別データ」を入れ替えることにより可能となっている。

図１は、本発明を適用するシステムの構成例である。図１において、本システムは、連動装置１１、通信制御装置１２、監視端末装置１３、制御装置１４、及び電子端末１５からなる。

連動論理と信号設備制御論理を具備した連動装置１１は、列車の在線状況から信号機の現示変化など、信号設備（信号機や転轍機等）の状態情報を作成し、制御装置１４−電子端末１５を介して信号設備の状態を変化させる装置である。制御装置１４は、連動装置１１からの信号設備状態情報に則して電気的Ｉ／Ｆで設備を制御するための情報を電子端末１５に伝える。電子端末１５は、設備を制御するための情報から、電気的Ｉ／Ｆを決定して出力を行い、信号設備のＩＯ（Input/Output）制御を行う装置である。例えば、信号機のＲ現示出力などを行う装置である。

通信制御装置１２は、連動装置１１と制御装置１４及び保守端末装置１３の通信を行うためのネットワーク制御（ルート制御やフロー制御）を行う装置である。本装置は、連動装置１１、制御装置１４及び監視端末装置１３間の通信制御を行うものである。監視端末装置１３は、本システムを構成する連動装置１１及び制御装置１４を保守する装置として設置される。

連動装置からの制御電文に対し、制御装置経由の電子端末からの表示電文をもって一つの制御サイクルが成り立つ。例えば、図２に示すように周期１で通番１の制御電文と通番１の表示電文の関係を、「同一制御周期内で同一通番の制御電文と表示電文のやり取り」として、正常な通信が行われていると判断する。このとき、連動装置から制御装置経由電子端末に送信する制御指示電文を制御電文、制御指示を受けて制御装置経由の電子端末から連動装置に送信する信号設備状態情報電文を表示電文とする。

電子端末の信号設備に対するＩＯ（Input/Output）制御は、連動装置からの制御電文により行われ、制御の結果として表示電文を連動装置に送信する。連動装置からの制御電文は、連動装置が持つ「駅別データ」により決定される。従って制御電文と表示電文の正当性を評価することは、連動装置が持つ「駅別データ」の正当性を評価することになる。

従来の駅の信号設備改修時における保安システム評価に際し、その試験環境を図３で説明する。試験環境における連動装置及び制御装置は、出荷品と同等の装置を使用し、制御対象である信号設備については、信号設備模擬を準備する。又従来の制御装置は、連動装置からの信号設備状態に則し信号設備のＩＯ（Input/Output）制御を行う機構をその装置内に保有していた。

このため試験環境としては、ＩＯ（Input/Output）制御を行う部位についても模擬ボードを実装する構成としている。信号設備模擬との情報授受は、検証ツール端末を準備し、信号設備状態を管理する。最大駅構成においては、制御装置１６台となり１制御装置が抱えるＩＯ制御部位は６枚であることから、１６×６＝９６枚ものＩＯ制御用模擬が必要となる。又このＩＯ制御用模擬は、駅毎の「駅別データ」に合わせて一枚一枚調整をする必要がある。

このため、駅に対応して調整を切替える際は、駅毎にＩＯ制御用模擬を組み替える必要があるため、多大な労力が必要であった。さらに手作業による調整時のミスを誘発する構成でもあったため、さらなる試験効率低下を招いていた。この状況下保安システム改修確認に使用する試験環境の構築に際し、多大な労力を必要としない駅毎にフレキシブルな構成が可能となる環境を実現することとした。

本発明では、図１にて説明したように連動装置１１、通信制御装置１２、保守端末装置１３、制御装置１４、及び電子端末１５からなる構成により実現したものであり、従来の制御装置内に保有していたＩＯ制御部を制御装置から切離し、電子端末として個別に設置可能としたことによる。制御装置と電子端末のソフトウエアは、ＲＯＭ化されており駅毎に可変となる定数を持たない構成である。制御装置及び電子端末の装置（ハードウエア）としての正当性は、初回出荷時の検証にて証明されていることから、以降の改修等の確認に際しては、実装置を準備する必要が無いとの判断より、制御装置模擬１７、電子端末模擬１６を開発することでフレキシブルな試験環境を実現可能とした。

本発明における試験環境構成を図４、図５で説明する。従来の考え方によれば、図４の如く電子端末から信号設備模擬への接続は、電子端末毎のＩＯ制御用模擬ボードを介して行うことになり、試験環境として従来と変わる事がない。

そこで図５の如く、第一に電子端末模擬１６を準備し、制御装置間を接続した。この際接続によるＩ／Ｆを変えることの無いよう電子端末模擬１６には、制御装置と同じ装置を使用し通信ボードとして電子端末に使用していたＣＡＮボードを実装する構成とした。電子端末模擬１６は、制御装置からの制御電文内の対象電子端末を判断し、何の電子端末を模擬するかを把握する。このことで電子端末模擬１６は、対象の電子端末に成りすましかつ信号設備模擬をも模擬し、連動装置―制御装置からの制御電文に対し、表示電文を返信する。この場合の表示電文内容は、検証ツールからの設定により実現する構成とした。

第二に１つの制御装置の配下には、複数の信号設備を制御する電子端末が配備されることから、駅の設備改修時の影響範囲としては、特定の制御装置配下の信号設備が対象となる。ここで準備する試験環境としては、連動装置、対象の制御装置及び電子端末模擬１６の他、改修対象で無い制御装置、電子端末については、制御装置＋電子端末を含めた制御装置模擬１７を準備することとした。

制御装置模擬１７は、改修対象でない信号設備を配下に持つ制御装置と電子端末を模擬する。連動装置から制御電文に対し、電子端末からの表示電文を模擬する構成をとる。この場合の表示電文内容は、検証ツールからの設定により実現する。

連動装置からの制御電文の指示内容を検証ツールに伝送するとともに、検証ツールからの設定に従った表示内容を表示電文として連動装置に送信する。この一連の流れにより検証ツールにて、制御内容と表示内容を確認することが可能となる。この表示内容により、制御電文と表示電文の正当性の検証を行うことが可能となり、連動装置の「駅別データ」の正当性評価が出来ることになる。

制御装置模擬１７及び電子端末模擬１６は、内部に連動装置の「駅別データ」と同等のデータを有する。連動装置の「駅別データ」を入れ替えることで改修対象の駅への組み換えを実施する場合、この連動装置「駅別データ」と同等のデータを制御装置模擬１７及び電子端末模擬１６に入れ込むことで瞬時に試験対象駅に切替えることが可能となる。

試験環境における連動装置―制御装置は、常時接続されているため駅の切替は、連動装置の「駅別データ」、制御装置模擬１７及び電子端末模擬１６のデータを入れ替えるだけで可能となる。制御装置模擬１７及び電子端末模擬１６のデータ入れ替えは、検証ツールよりダウンロードすることで実施する。

図１は、システム構成図を示す図である。 図２は、正常な通信シーケンスを示す図である。 図３は、従来の保安システム試験環境を示す図である。 図４は、今回の保安システム試験環境を示す図である。 図５は、本発明による保安システム試験環境を示す図である。 図６は、制御装置−電子端末模擬間接続構成を示す図である。 図７は、連動装置−制御装置模擬間接続構成を示す図である。 図８は、本発明による保安システム試験環境構成を示す図である。

符号の説明

１１ 連動装置
１２ 通信制御装置
１３ 保守端末装置
１４ 制御装置
１５ 電子端末
１６ 電子端末模擬
１７ 制御装置模擬

Claims (5)

1. 鉄道システムにおける駅構内の信号設備を制御する連動装置と、前記連動装置からの指示を制御装置を介して前記信号設備に対し入出力を行う電子端末と、前記連動装置と前記制御装置間をつなぐ通信制御装置と、前記連動装置と前記制御装置を保守する監視端末装置と、を具備した鉄道保安システムにおいて、
   前記信号設備の改修による対象駅に対応した試験環境のための、前記信号設備を配下に持つ前記制御装置と前記電子端末を模擬する制御装置模擬、及び前記制御装置からの制御電文に対して、前記制御電文内の対象電子端末を判断して前記信号設備を配下に持つ電子端末を模擬する電子端末模擬を備えており、
   前記制御装置模擬及び前記電子端末模擬に、前記連動装置の駅別データと同等のデータを設定する検証ツール端末を備え、
   試験対象駅の切替時に、前記連動装置及び前記制御装置模擬及び前記電子端末模擬の駅別データを入れ替える
   ことを特徴とする鉄道保安システム。
2. 請求項１に記載の鉄道保安システムにおいて、
   前記制御装置模擬は、前記連動装置からの制御電文に対し、前記検証ツール端末からの設定に従った表示内容を表示電文として連動装置に送信し、
   前記電子端末模擬は、前記制御装置からの制御電文に対し、前記検証ツール端末からの設定に従った表示内容を表示電文として制御装置に送信することを特徴とする鉄道保安システム。
3. 請求項１または請求項２に記載の鉄道保安システムにおいて、
   前記検証ツール端末は、前記制御装置模擬から制御電文の指示内容を受信することを特徴とする鉄道保安システム。
4. 請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の鉄道保安システムにおいて、
   前記電子端末模擬は、制御装置からの制御電文に基づき模擬する電子端末を判断することを特徴とする鉄道保安システム。
5. 請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の鉄道保安システムにおいて、
   特定の制御設備の配下の信号設備が改修対象の場合は、制御対象である信号設備については電子端末模擬を備え、配下の信号設備が改修対象でない制御装置及び電子端末については、制御装置と電子端末を含めた制御装置模擬を備えていることを特徴とする鉄道保安システム。

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